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WO1995008142A1 - Verfahren zur zweidimensionalen arbeitsraumkonturermittlung für drehmaschinen - Google Patents

Verfahren zur zweidimensionalen arbeitsraumkonturermittlung für drehmaschinen Download PDF

Info

Publication number
WO1995008142A1
WO1995008142A1 PCT/EP1994/003055 EP9403055W WO9508142A1 WO 1995008142 A1 WO1995008142 A1 WO 1995008142A1 EP 9403055 W EP9403055 W EP 9403055W WO 9508142 A1 WO9508142 A1 WO 9508142A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contour
tool
protection zone
coordinate values
determined
Prior art date
Application number
PCT/EP1994/003055
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus RÖPER
Original Assignee
Grundig Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Grundig Aktiengesellschaft filed Critical Grundig Aktiengesellschaft
Priority to US08/624,620 priority Critical patent/US5654618A/en
Priority to EP94928339A priority patent/EP0719428B1/de
Priority to DE59406234T priority patent/DE59406234D1/de
Publication of WO1995008142A1 publication Critical patent/WO1995008142A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4061—Avoiding collision or forbidden zones

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the two-dimensional work space contour for numerically controlled lathes according to the preamble of claim 1.
  • a sensor system which, for example, consists of one or more cameras which are connected to an image evaluation unit and can detect collisions in advance and thus prevent them.
  • Other sensors determine the forces that occur in a lathe, particularly on the tool and the tool holder. While the image evaluation has the disadvantage of being very complex and therefore expensive, collisions are only detected when the forces are determined after they have occurred and possibly have already caused damage, albeit minor.
  • Machining process are not allowed. In this way, a work space is defined that must not be left.
  • the disadvantage of this method lies in the large amount of data that has to be processed. This leads to long computing times that online monitoring does not allow if there is not enough computing power available.
  • a digitizing method is known from European laid-open specification EP 0 450 113 A1, in which the
  • the disadvantage of this method is that, for example when using several tools for machining a workpiece, a protection zone has to be formed for each tool change by new scanning, which results in a great loss of time.
  • sampled values represent a concrete one
  • Collision monitoring can be determined with a reasonable amount of computing power, the method should be safe and flexible to use.
  • a protection zone is first determined.
  • the protection zone is determined by defining an axis-parallel contour line which is the Contours of the workpiece and / or the workpiece environment includes.
  • a contour is determined which describes the contours of the tool turret, ie the tool holder with the tool with the tool holder in the working position.
  • the contour corner points of both the protection zone and the tool contour are determined and saved as coordinate values.
  • Tool contour train for pairs of monotonous sections assigned to each other and the coordinate values of a reference point are calculated for each overlay. From the coordinate values of each contour for a monotonous section of the
  • the advantage of the invention lies in the fact that, with little computing power, a work space is determined which must not be left from the reference point during the work process.
  • the work area contour line is determined by the paired overlay of the coordinate corner points of the protection zone and the tool contour line with a small amount of data to be processed, so that online collision monitoring is made possible without increasing the computer performance.
  • a direction of passage is determined for the protection zone and the direction of passage is Protection zone divided into monotonously rising and monotonously falling areas.
  • the contour corner points are overlaid in pairs with the corresponding contour corner points of the monotonically rising or falling sections of the tool contour train and the coordinates of the reference point are calculated for each overlay.
  • These coordinates are sorted in size for each monotonous section in the direction of passage and those coordinate points are selected whose coordinate value in the direction perpendicular to the direction of passage is greater than that of the previously selected coordinate point.
  • the opposite direction of travel is selected for the point selection.
  • the coordinate point for the formation of the work space contour is selected which has the largest coordinate value in the direction perpendicular to the direction of passage.
  • the protection zone is calculated from the component descriptions and the setup data of the lathe. In this way, the contour for the protection zone can largely be determined without additional data. The data from the component description and the set-up data required for processing with a lathe can therefore also be used for the description of the protection zone.
  • the tool tip is usually chosen as the decisive reference point for the processing.
  • the tool tip is therefore advantageously selected as the reference point when determining the working space.
  • the work space limits are calculated when the control is initialized, when the operating modes are called up, after a change in the state of the assembly, when changing tools or when changing tool offsets.
  • the working space limits are therefore always redetermined if there is any change in the overall configuration.
  • FIG. 1 shows the representation of a work space contour for a tailstock
  • Figure 2 shows a working space contour for the protection zone of a chuck with jaws.
  • Protection zone 2 is a contour line that increases monotonically in the direction of passage and contains the corner points P1 to P4. To determine the contour of the work area, use the in
  • the reference point is assumed to be Q6. In the present case, the reference point is the tool tip.
  • FIG. 1B shows an example of the determination of a coordinate point for the reference point Q6.
  • the corner points Q1 of the tool turret and the point P1 of the protection zone are overlaid.
  • the coordinate data for Q6 are determined for this constellation. Accordingly, the other corner points are also overlaid in pairs and the coordinate data for Q6 are determined.
  • FIG. 1C Each of the small circles represents a coordinate value for the reference point Q6, which is determined from an overlay.
  • the boundary line which the reference point Q6, in the present case the tool tip, must not cross in the direction of the protection zone, is selected from the total of the coordinate values for Q6, those which describe a monotonically increasing curve.
  • the corresponding coordinates are connected to one another in the figure.
  • the resulting curve forms the work area contour. It is shown in relation to the protection zone. For a better overview, the protection zone is shown slightly shifted compared to the work area contour.
  • the arrow Pf indicates the opposite direction and the amount of the shift.
  • the monotonically increasing curve is advantageously determined by arranging the coordinate values of the reference point according to the size in the direction of passage and the points are selected whose coordinate value in the direction perpendicular to the direction of passage is greater than that to the previously selected point.
  • FIG. 2 shows the determination of the working space contour for the protection zone of a chuck with clamping jaws with respect to a tool turret.
  • the protection zone is divided into three areas in the direction of flow.
  • the first area is formed by the monotonically increasing section with the corner points PO and P1, which are overlaid with the corner points 7 and Q6 in the monotonically increasing contour area of the tool turret.
  • the second area is the monotonously falling section of the protection zone with the corner points P2, P3, P4 and P6, which are overlaid with the corner points Q9 and Q8 in the monotonously falling contour area of the tool turret contour.
  • the third area is formed by the monotonously increasing section of the protection zone with the corner points P5, P7, P8 and P9, which are overlaid with the corner points Q7 and Q6 in the monotonically increasing contour area of the tool turret contour.
  • the coordinates for the reference point Q6 are determined by pairing the corresponding corner points.
  • the coordinate points for Q6 are represented by small circles, for the second, monotonously in the falling area, the coordinate points obtained are represented by triangles, and for the third, monotonically increasing area, the coordinate points are represented by hexagons.
  • a monotonically increasing or monotonously decreasing curve is determined from the coordinate points.
  • contour areas are selected which take on the larger values in relation to the direction perpendicular to the direction of flow.
  • FIG. 2C The result of the superimposition is shown in FIG. 2C, the protective zone also being shown slightly shifted relative to the work area contour for better illustration.
  • the work area contour forms the limit that must not be exceeded by the reference point Q6, i.e. the tool tip, during the machining process in the direction of the protection zone.
  • the work space contour is redetermined each time a work process begins and when the state of aggregation changes, for example when changing tools.
  • a collision check is carried out before each block with travel instructions. Is it determined during this collision check that the If the work area defined by the work area contour is violated, an error signal is output immediately.
  • the tool tip can be brought up to the work area contour; it is not possible to exceed the limit.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zweidimensionalen Arbeitsraumkonturermittlung zur Kollisionsüberwachung von numerisch gesteuerten Drehmaschinen. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur zweidimensionalen Arbeitsraumkonturermittlung vorgesehen, bei dem die Arbeitsraumkontur für die Kollisionsüberwachung mit vertretbarem Aufwand an Rechnerleistung ermittelt werden kann, indem zunächst eine Schutzzone in Form eines Konturzuges bestimmt wird. Weiterhin wird ein Konturzug bestimmt, der die Konturen des Werkzeuges und de Werkzeughalterungen beschreibt. Im folgenden werden die Kontureckpunkte sowohl der Schutzzone als auch des Werkzeugkonturzuges bestimmt und als Koordinatenwerte gespeichert. Die so gewonnenen Kontureckpunkte der Schutzzone und des Werkzeugkonturzuges werden paarweise überlagert und für jede Überlagerung werden die Koordinatenwerte eines Bezugpunktes errechnet. Aus den Koordinatenwerten des Konturzuges werden diejenigen Koordinatenwerte ausgewählt, die in geeigneter Weise miteinander verbunden die Arbeitsraumkontur ergeben.

Description

VERFAHREN ZUR ZWEIDIMENSIONALEN ARBEITSRAUMKONTURERMITTLUNG FÜR DREHMASCHINEN
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zweidimensionalen Arbeitsraumkonturermittlung für numerisch gesteuerte Drehmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Da Kollisionen in der Regel zu größeren Schäden führen, die sowohl durch Reparaturkosten als auch durch Ausfallzeiten verursacht werden, ist man bemüht, derartige Kollisionen durch Überwachung des Arbeitsvorganges zu vermeiden.
Zur Kollisionsüberwachung ist es bekannt, eine Sensorik vorzusehen, die beispielsweise aus einer oder mehreren Kameras besteht, die an eine Bildauswerteeinheit angeschlossen werden und Kollisions älle im Voraus erkennen und somit verhindern können. Andere Sensoren bestimmen die Kräfte, die in einer Drehmaschine, insbesondere am Werkzeug und der Werkzeughalterung auftreten. Während die Bildauswertung den Nachteil hat, sehr aufwendig und damit teuer zu sein, werden bei der Bestimmung der Kräfte Kollisionen erst erkannt, nachdem sie eingetreten sind und möglicherweise bereits einen, wenn auch geringen, Schaden verursacht haben.
Es sind weiterhin Verfahren zur Kollisionsüberwachung bekannt, die ohne Sensorik auskommen, indem mittels geometrischer Berechnungen mögliche Kollisionspunkte berechnet werden, die dann während des
Bearbeitungsvorganges nicht zugelassen werden. Auf diese Weise wird ein Arbeitsraum definiert, der nicht verlassen werden darf. Der Nachteil dieser Verfahren liegt in der hohen Datenmenge, die verarbeitet werden muß. Dies führt zu großen Rechenzeiten, die eine Online-Überwachung nicht zulassen, wenn nicht ausreichend große Rechnerleistung zur Verfügung steht.
Diese hohe Datenmenge kann zwar im Fall von Drehmaschinen erheblich reduziert werden, da der Drehprozess im Wesentlichen durch zweidimensionale Berechnungen beschrieben werden kann und somit auch der Arbeitsraum nur zweidimensional bestimmt werden muß. Trotz dieser Vereinfachung ist jedoch noch eine große Datenmenge zu verarbeiten, die eine Online-Überwachung nur mit großer Rechenleistung ermöglicht.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 450 113 A1 ist ein Digitalisierverfahren bekannt, bei dem zur
Erfassung von Geometriedaten räumlicher Werkstücke, die mit Spannmitteln auf einer Maschine befestigt sind, mit einem Tastkopf das Werkstück abgetastet wird, wobei auch die Umgebung des Werkstückes abgetastet und die Tastsignale des Tastkopfes sowohl zur Bildung der Geometriedaten des Werkstückes als auch zur Kollisionsprüfung mit Werkzeugen, die ebenfalls abgetastet werden können, verwendet wird.
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß beispielsweise beim Einsatz von mehreren Werkzeugen zur Bearbeitung eines Werkstückes für jeden Werkzeugwechsel durch neue Abtastung eine Schutzzone gebildet werden muß, wodurch ein großer Zeitverlust entsteht.
Ferner stellen die abgetasteten Werte eine konkrete
Situation dar, die beispielsweise beim nächsten Werkstück nicht mehr die gleiche ist, wenn die Position auch nur ein wenig verändert ist.
Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur zweidimensionalen Arbeitsraumkonturermittlung vorzusehen, bei dem die Arbeitsraumkontur für die
Kollisionsüberwachung mit vertretbarem Aufwand an Rechnerleistung ermittelt werden kann, wobei das Verfahren sicher und flexibel anwendbar sein soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird zunächst eine Schutzzone bestimmt. Die Bestimmung der Schutzzone erfolgt durch die Festlegung eines achsparallelen Konturzuges, der die Konturen des Werkstückes und/oder der Werkstückumgebung umfaßt. Weiterhin wird ein Konturzug bestimmt, der die Konturen des Werkzeugrevolvers, d.h. des Werkzeugträgers mit dem in Arbeitsposition befindlichen Werkzeug mit Werkzeughalterung beschreibt. Im folgenden Schritt werden die Kontureckpunkte sowohl der Schutzzone als auch des Werkzeugkonturzuges bestimmt und als Koordinatenwerte gespeichert. Zur Ermittlung einer zulässigen Arbeitsraumkontur werden die so gewonnenen Kontureckpunkte der Schutzzone und des
Werkzeugkonturzuges jeweils für einander zugeordnete monotone Teilabschnitte paarweise überlagert und für jede Überlagerung werden die Koordinatenwerte eines Bezugspunktes errechnet. Aus den Koordinatenwerten jedes Konturzuges für einen monotonen Teilabschnitt der
Schutzzone werden diejenigen Koordinatenwerte ausgewählt, die miteinander verbunden einen monotonen Konturzug ergeben.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mit wenig Rechnerleistung ein Arbeitsraum ermittelt wird, der vom Bezugspunkt während des Arbeitsvorganges nicht verlassen werden darf. Insbesondere wird der Arbeitsraumkonturzug durch die paarweise Überlagerung der Koordinateneckpunkte der Schutzzone und des Werkzeugkonturzuges mit einer geringen Menge von zu verarbeitenden Daten bestimmt, so daß eine Online-Kollisionsüberwachung ermöglicht wird, ohne die Rechnerleistung zu erhöhen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird für die Schutzzone eine Durchlaufrichtung bestimmt und bezüglich dieser Durchlau richtung wird die Schutzzone in monoton steigende und monoton fallende Bereiche aufgeteilt. Für jeden dieser monoton steigenden bzw. fallenden Bereiche der Schutzzone werden die Kontureckpunkte mit den entsprechenden Kontureckpunkten der monoton steigenden bzw. fallenden Abschnitte des Werkzeugkonturzuges paarweise überlagert und für jede Überlagerung die Koordinaten des Bezugspunktes errechnet. Diese Koordinaten werden für jeden monotonen Teilabschnitt in Durchlaufrichtung der Größe nach geordnet und diejenigen Koordinatenpunkte ausgewählt, deren Koordinatenwert in der zur Durchlaufrichtung senkrechten Richtung größer ist als die zum zuvor ausgewählten Koordinatenpunkt. Für monoton fallende Teilabschnitte wird für die Punkteauswahl die entgegengesetzte Durchlaufrichtung gewählt.
Bei mehreren gleichen Koordinatenwerten in Durchlaufrichtung wird der Koordinatenpunkt für die Bildung der Arbeitsraumkontur ausgewählt, der den größten Koordinatenwert in zur Durchlaufrichtung senkrechter Richtung aufweist.
Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch bei komplexeren Formen der Schutzzone bzw. des Werkzeuges und/oder der Werkzeughalterungen für die verschiedenen Bereiche eine einfache Ermittlung des Arbeitsraumes ermöglicht wird. Der Gesamtarbeitsraum bzw. die Gesamtarbeitsraumgrenzen werden durch Überlagerung der einzelnen Bereichsgrenzen erreicht. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Schutzzone aus den Komponentenbeschreibungen und den Rüstdaten der Drehmaschine errechnet wird. Auf diese Weise kann der Konturzug für die Schutzzone weitgehend ohne zusätzliche Daten bestimmt werden. Die für die Bearbeitung mit einer Drehmaschine ohnehin erforderlichen Daten aus der Komponentenbeschreibung und der Rüstdaten können somit auch für die Beschreibung der Schutzzone benutzt werden.
Für die Abarbeitung eines Bearbeitungsprogrammes einer Drehmaschine wird in der Regel die Werkzeugspitze als maßgeblicher Bezugspunkt für die Abarbeitung gewählt. Es wird deshalb in vorteilhafter Weise auch bei der Bestimmung des Arbeitsraumes als Bezugspunkt die Werkzeugspitze ausgewählt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Berechnung der Arbeitsraumgrenzen bei der Steuerungsinitialisierung, bei einem Aufruf der Betriebsarten, nach einer Änderung des Aggregatzustandes, bei einem Werkzeugwechsel oder bei der Änderung der Werkzeugkorrekturen. Die Arbeitsraumgrenzen werden also immer dann neu bestimmt, wenn sich irgendeine Änderung in der Gesamtkonfiguration ergibt.
In vorteilhafter Weise wird bei der Abarbeitung eines NC-Programmes in der Betriebsart Automatik vor der Ausführung eines jeden Satzes mit Verfahranweisung überprüft, ob der programmierte Weg, also die
Werkzeugbewegung, innerhalb des Arbeitsraumes abläuft. Ist dies nicht der Fall, kann bereits vor Beginn dieser Verfahrbewegung ein Fehlersignal ausgegeben werden. In der Betriebsart Handsteuern wird dagegen kein Fehlersignal ausgegeben, die Verfahrbewegung wird nur bis an eine Arbeitsraumgrenze zugelassen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 die Darstellung einer Arbeitsraumkontur für einen Reitstock, und
Figur 2 die Darstellung einer Arbeitsraumkontur für die Schutzzone eines Spannfutters mit Spannbacken.
In Figur 1A ist die Kontur eines Revolvers 1 und die Schutzzone 2 für einen Reitstock dargestellt. Bei der Schutzzone 2 handelt es sich um einen in Durchlaufrichtung monoton steigenden Konturzug, der die Eckpunkte P1 bis P4 enthält. Zur Ermittlung der Arbeitsraumkontur ist entsprechend der in
Durchlaufrichtung monoton steigende Teil des Konturzuges
1 des Werkzeugrevolvers mit den Eckpunkten Q5 - Q1 zu betrachten.
Bei dem dargestellten Konturzug 1 wird der Bezugspunkt mit Q6 angenommen. Im vorliegenden Fall ist der Bezugspunkt die Werkzeugspitze.
Die Daten, aus denen die Konturen 1 und 2 für den Revolver und den Reitstock gebildet werden, werden vorzugsweise aus den Komponentenbeschreibungen und den Rüstdaten der Drehmaschine gewonnen. In Figur 1B wird beispielhaft die Bestimmung eines Koordinatenpunktes für den Bezugspunkt Q6 dargestellt. Dazu werden die Eckpunkte Q1 des Werkzeugrevolvers und der Punkt P1 der Schutzzone überlagert. Für diese Konstellation werden die Koordinatendaten für Q6 bestimmt. Entsprechend werden auch die übrigen Eckpunkte jeweils paarweise überlagert und die Koordinatendaten für Q6 bestimmt.
Das Ergebnis dieser Koordinatenbestimmungen ist in Figur 1C dargestellt. Jeder der kleinen Kreise stellt einen Koordinatenwert für den Bezugspunkt Q6 dar, der aus jeweils einer Überlagerung bestimmt wird. Zur Bestimmung der Arbeitsraumkontur, d.h. der Grenzlinie, die der Bezugspunkt Q6, im vorliegenden Fall die Werkzeugspitze, nicht in Richtung der Schutzzone überschreiten darf, werden aus der Gesamtheit der Koordinatenwerte für Q6 diejenigen ausgewählt, die miteinander verbunden eine monoton steigende Kurve beschreiben. In der Figur sind die entsprechenden Koordinaten miteinander verbunden. Die daraus entstehende Kurve bildet die Arbeitsraumkontur. Sie ist bezogen auf die Schutzzone dargestellt. Zur besseren Übersicht ist die Schutzzone gegenüber der entstandenen Arbeitsraumkontur leicht verschoben dargestellt. Der Pfeil Pf gibt die entgegengesetzte Richtung und den Betrag der Verschiebung an.
In vorteilhafter Weise wird die monoton steigende Kurve ermittelt, indem die Koordinatenwerte des Bezugspunktes in Durchlaufrichtung der Größe nach geordnet werden und die Punkte ausgewählt werden, deren Koordinatenwert in der zur Durchlaufrichtung senkrechten Richtung größer ist als die zum zuvor ausgewählten Punkt.
Figur 2 zeigt die Arbeitsraumkonturermittlung für die Schutzzone eines Spannfutters mit Spannbacken bezüglich eines Werkzeugrevolvers.
In Durchlaufrichtung ist die Schutzzone in drei Bereiche aufgeteilt. Den ersten Bereich bildet der monoton steigende Abschnitt mit den Eckpunkten PO und P1, die mit den den Eckpunkten 7 und Q6 im monoton steigenden Konturbereich des Werkzeugrevolvers überlagert werden. Den zweiten Bereich bildet der monoton fallende Abschnitt der Schutzzone mit den Eckpunkten P2, P3, P4 und P6, die mit den Eckpunkten Q9 und Q8 im monoton fallenden Konturbereich der Werkzeugrevolverkontur überlagert werden.
Den dritten Bereich bildet der monoton steigende Abschnitt der Schutzzone mit den Eckpunkten P5, P7, P8 und P9 , die mit den Eckpunkten Q7 und Q6 im monoton steigenden Konturbereich der Werkzeugrevolverkontur überlagert werden.
Für jeden der drei Bereiche werden die Koordinaten für den Bezugspunkt Q6 durch paarweise Überlagerung der entsprechenden Eckpunkte bestimmt.
Die so erhaltenen Koordinaten sind in der Figur 2B für die einzelnen Bereiche dargestellt.
Für den ersten Bereich sind die Koordinatenpunkte für Q6 durch kleine Kreise dargestellt, für den zweiten, monoton fallenden Bereich sind die erhaltenen Koordinatenpunkte durch Dreiecke und für den dritten, monoton steigenden Bereich sind die Koordinatenpunkte durch Sechsecke dargestellt.
Aus den Koordinatenpunkten wird, wie zu Figur 1 beschrieben, für jeden der drei Bereiche eine monoton steigende bzw. monoton fallende Kurve ermittelt.
Auf diese Weise entstehen drei Konturzüge, die überlagert werden, um die Arbeitsraumkontur zu erhalten. Bei der Überlagerung werden jeweils die Konturbereiche ausgewählt, die in Bezug auf die zur Durchlaufrichtung senkrechten Richtung die größeren Werte einnehmen. Das Ergebnis der Überlagerung ist in der Figur 2C dargestellt, wobei auch dort zur besseren Veranschaulichung die Schutzzone gegenüber der Arbeitsraumkontur leicht veschoben dargestellt ist.
Die Arbeitsraumkontur bildet auch hier die Grenze, die vom Bezugspunkt Q6, also der Werkzeugspitze während des Bearbeitungsvorganges nicht in Richtung zur Schutzzone hin überschritten werden darf.
Die Arbeitsraumkontur wird bei jedem Beginn eines Arbeitsvorganges und bei einer Änderung des Aggregatzustandes, beispielsweise eines Werkzeugwechsels, neu bestimmt. Im Fall der automatischen Abarbeitung eines NC-Bearbeitungsprogrammes wird vor jedem Satz mit Verfahranweisung eine Kollisionsprüfung durchgeführt. Wird bei dieser Kollisionsprü ung festgestellt, daß der durch die Arbeitsraumkontur definierte Arbeitsraum verletzt wird, wird sofort ein Fehlersignal ausgegeben. Im Falle des Handsteuerbetriebes wird eine Heranführung der Werkzeugspitze an die Arbeitsraumkontur erlaubt, ein Überschreiten der Grenze ist nicht möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur zweidimensionalen Arbeitsraumkonturermittlung für eine Schutzzonenüberwachung für numerisch gesteuerte Drehmaschinen, wobei die Arbeitsraumkontur für einen bestimmten Bezugspunkt berechnet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß
- eine Schutzzone durch Festlegen eines achsparallelen Konturzuges des Werkstückes und/oder der Werkstückumgebung festgelegt wird, - ein Werkzeugkonturzug für das Werkzeug inklusive der Werkzeughalterungen bestimmt wird,
- die Kontureckpunkte der Schutzzone und des Werkzeugkonturzuges ermittelt und als Koordinatenwerte gespeichert werden, - für eine monoton steigende Schutzzone alle
Kontureckpunkte der Schutzzone und des zugeordneten monotonen Teilabschnittes des Werkzeugkonturzuges paarweise überlagert werden und für diese Überlagerung die Koordinatenwerte des Bezugspunktes errechnet werden,
- ein Arbeitsraumkonturzug ermittelt wird, indem diejenigen Koordinatenwerte, die miteinender verbunden einen monoton steigenden Konturzug ergeben als Eckkoordinaten für den Arbeitsraumkonturzug der ausgewählt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß
- für die nichtmonotone Schutzzone eine Durchlaufrichtung bestimmt wird und die Schutzzone bezüglich dieser Durchlaufrichtung in monoton steigende und monoton fallende Bereiche aufgeteilt wird,
- für jeden der monoton steigenden und fallenden Bereiche der Schutzzone die Kontureckpunkte des Werkzeugkonturzuges in den entsprechenden achsparallelen monoton steigenden bzw. fallenden Bereichen mit den Konturpunkten der Schutzzone paarweise überlagert werden,
- für jede Überlagerung die Koordinatenwerte des Bezugspunktes ermittelt werden, - diese Koordinatenwerte in den monoton steigenden bzw. fallenden Bereichen in bzw. in entgegengesetzter Durchlaufrichtung der Größe nach geordnet werden und die Punkte ausgewählt werden, deren Koordinatenwert in der zur Durchlaufrichtung senkrechten Richtung größer ist als der zum zuvor ausgewählten Koordinatenpunkt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei mehreren gleichen Koordinatenwerten des Bezugspunktes in Durchlaufrichtung der Punkt mit dem größten Wert in zur Durchlaufrichtung senkrechter Richtung ausgewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schutzzone aus den Komponentenbeschreibungen und den Rüstdaten der Drehmaschine errechnet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Bezugspunkt die Werkzeugspitze ausgewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Arbeitsraumgrenzen bei der Steuerungsinitialisierung, beim Aufruf der Betiebsarten, nach einer Aggregatszustandsanderung, bei einem Werkzeugwechsel oder bei einer Änderung der Werkzeugkorrekturen neu bestimmt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Betriebsart Automatik für den in einem NC-Satz programmierten Weg vor der Ausführung des Satzes überprüft wird, ob die Bewegung außerhalb des Arbeitsraumes stattfindet und in diesem Fall eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Betriebsart Handsteuern eine Verfahrbewegung bis an die Arbeitsraumgrenze zugelassen wird.
PCT/EP1994/003055 1993-09-13 1994-09-13 Verfahren zur zweidimensionalen arbeitsraumkonturermittlung für drehmaschinen WO1995008142A1 (de)

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DEP4331034.6 1993-09-13
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